摘要：笔者主要介绍了5G 移动通信的关键技术分析；以及5G 移动通信的发展趋势，从而探讨了本文主题，旨在与广大同行共同学习、共同进步。
关键词：5G；移动通信；发展趋势；关键技术
现阶段，信息和网络技术的快速发展，使得无线移动通信网络的数据流量每年以成倍的速度增长。新兴智能业务的不断发展，需要更加高速、高效和智能化的移动通信技术作为其发展的基础。在4G移动通信网络普及之时，5G 移动通信已开始进入研发阶段。5G 移动通信技术的发展，是为了能满足全球智能终端的普及以及移动互联网的快速发展。本文对5G移动通信技术的发展趋势进行了分析，并探讨其关键技术的要点。
一、5G 移动通信的含义
2016年11月，举办于乌镇的第三届世界互联网大会，美国高通公司带来的可以实现“万物互联”的5G技术原型入选15项“黑科技”——世界互联网领先成果.高通5G 向千兆移动网络和人工智能迈进。
第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，外语缩写：5G。也是4G之后的延伸，正在研究中。目前还没有任何电信公司或标准订定组织（像3GPP、WiMAX论坛及ITU-R）的公开规格或官方文件提到5G。
在移动通信不断发展和完善的推动下，移动通信会更加的完善，而 5G 移动通信即是在当今社会广为流行的 4G 移动通信的相比下，5G 移动通信是 4G 移动通信的升级版。5G 移动通信的目标是使终端用户始终处于互联网状态。利用更加完善的关键技术提升通信频率资源、系统吞吐率、系统智能化，加快了资源利用率、传输速率，并且提高了用户体验、传输时延，扩大了无线网络的覆盖面。在先进的无线移动技术的作用下，5G 移动网络将发展成为自动化、智能化，使其拥有较高的通信系统性能，较低的营运成本等特点。
二、5G 移动通信特点以及发展趋势
1. 5G 移动通信特点
（1）扩大了联网设备的数目
近年来智能终端快速发展，预计２０年后的联网设备数量在 ５００～１ ０００ 亿个之间。除此之外，在 5G网络覆盖面积的范围之内，支持的设备数量与 ４Ｇ 相比，将增长１００倍左右，甚至达到１００万／ ｋｍ２ 以上。
（2）增加了数据流量
十年后，全球的移动数据流量可能会是现在的 １０００ 倍，因此5G 的吞吐量在繁忙之时需要提升 １ ０００倍以上，且吞吐量要保证在１００ ＧＢ ／ ｓ ／ ｋｍ２ 以上。
（3）提高了用户速率
5G 网络的用户在一般的情况下速率在１０ Ｍｂｉｔ ／ ｓ以上，但对于较为特殊的用户能将速率提升至 １００Ｍｂｉｔ ／ ｓ。
（4）提升了频谱的利用率
未来5G 的用户规模和业务量较大，流量的使用也较高。因此，5G 通过创新技术来提升频率的利用率。与4G的移动通信网络相比，5G 的平均频谱效率将提升至 5~10倍，有效地缓解了用户大流量的使用造成频谱资源短缺的问题。
（5）降低网络的耗能
5G 移动网络的发展将遵循绿色低碳以及降低能耗的发展路线，采用节能设计，提高网络能耗的效率，使其能耗与现今水平相当的，满足用户1000倍流量的需求。
2. 5G 移动通信的发展趋势
移动通信从 2G 一直发展到现在的 4G，每个阶段都有自己的技术特点，在推出深受人们喜爱的 4G 通信后，5G 移动通信的发展和推出也早已经成为人们所期待的重要内容。在未来几年内 5G 移动通信将会成为主要的移动通信系统。5G 移动通信利用更加完善的关键技术为人们带来更多的便利、更好的体验。5G 移动通信在未来发展时将向网络的健全及完善、吞吐效率以及传输速率、无线信号的覆盖面以及实现消耗与成本的降低四方面发展。
三、5G 移动通信的关键技术分析
1. 无线传输技术
（1）超密集异构网络技术
由于 5G 系统存在无线传输技术，所以其无线接入形式繁多。该技术具有较高的网络密
集程度，所以，网络节点与终端的距离比较近，可以提高功率和频谱效率，还能提升系统容量以及灵活性。该技术虽然为 5G 移动通信提供了美好的前景，然而因为节点之间的距
离缩短，系统中出现了各种的问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以，应当针对这一问题进行相应的改进。有线回传方式可以节省大量的资源，还可以对程序进行有效的简化，促进移动通信的进一步发展。
（2）自组织网络技术
传统移动通信网络中，主要依靠人工方式完成网络部署及运维，既耗费大量人力资源又增加运行成本，而且网络优化也不理想［8］。在未来5G 网络中，将面临网络的部署、运营及维护的挑战，这主要是由于网络存在各种无线接入技术，且网络节点覆盖能力各不相同，它们之间的关系错综复杂。因此，自组织网络（self-organizing network，SON）的智能化将成为5G 网络必不可少的一项关键技术。
自组织网络技术解决的关键问题主要有以下2点：①网络部署阶段的自规划和自配置；②网络维护阶段的自优化和自愈合［31］。自配置即新增网络节点的配置可实现即插即用，具有低成本、安装简易等优点。自优化的目的是减少业务工作量，达到提升网络质量及性能的效果，其方法是通过UE 和eNB 测量，在本地eNB 或网络管理方面进行参数自优化。自愈合指系统能自动检测问题、定位问题和排除故障，大大减少维护成本并避免对网络质量和用户体验的影响。自规划的目的是动态进行网络规划并执行，同时满足系统的容量扩展、业务监测或优化结果等方面的需求。目前，主要有集中式、分布式以及混合式3 种自组织网络架构。其中，基于网管系统实现的集中式架构具有控制范围广、冲突小等优点，但也存在着运行速度慢、算法复杂度高等方面的不足；而分布式恰恰相反，主要通过SON 分布在eNB 上来实现，效率和响应速度高，网络扩展性较好，对系统依懒性小，缺点是协调困难；混合式结合集中式和分布式2 种架构的优点，缺点是设计复杂。SON 技术应用于移动通信网络时，其优势体现在网络效率和维护方面，同时减少了运营商的资本性支出和运营成本投入。由于现有的SON 技术都是从各自网络的角度出发，自部署、自配置、自优化和自愈合等操作具有独立性和封闭性，在多网络之间缺乏协作。因此，研究支持异构网络协作的SON 技术具有深远意义。
2. 无线网络技术
（1）大规模MIMO 技术
大规模MIMO 技术是5G 最关键的技术之一，更是提升频谱效率最重要的技术之一。所谓大规模MIMO 技术也称为大型天线系统，是在4G 基础上由最多8 根天线达到最多数百至数千根服务天线的使用，该技术的改革可使该基站的多个用户实现同时即时通信。额外的天线有助于把信号能量传输和接收整合到一个很小的空间，这使得在同时调度大量用户终端时获得了巨大的吞吐量和能源效率的改善。大规模MIMO 技术最初的设想是时分双工（TDD）的操作，但也可以被应用在频分双工（FDD）操作。大规模MIMO 技术的其他优点包括其使用的元件廉价且低功耗，可以减少延迟以及被用户所广泛使用，大规模MIMO 技术使得许多传统研究的问题获得了解决，并且对于信息方向有了全新的进展以及研究方向。同时，在大规模MIMO 技术上，也有了一些新的研究问题迫切的需要关注。例如，如何将大量低成本低精度的部件有效地结合在一起，终端如何分配新加入的资源，怎样开发额外的天线用来提供服务以及如何降低内部功耗达到总能源效率的降低等等。
（2）多载波技术
5G 移动通信的数据速率非常高，最高可达 1GHz 带宽。现阶段移动通信中的 OFDM 技术在频谱效率、抗多径衰落等方面具有明显的优势，但是欠缺应用大范围带宽中空白频谱的能力。而多载波技术是基于滤波器组的，能够很好地解决上述问题。在该技术中，发送端是通过合成滤波器组来调制多载波的，接收端是通过分析滤波器来调制多载波的。该技术具有的特点：子载波能够单独处理，解决了子载波同步的问题；子载波不再插入前缀，也不再进行固定的正交，可以控制子载波间的相互干扰，干扰情况大大减少。所以，在 5G 移动通信系统分实现多载波方案的过程中，多载波技术起着非常重要的作用。
（3）全双工技术
该技术可以同时、同频进行双向通信。在现阶段的无线网络中，发射信号会对接受信号产生自干扰，当前的技术手段是很难进行同时、同频双向通信的。而全双工技术可以降低不必要的无线资源的损耗，还可以更加灵活的运用频谱，提高 5G 移动通信的效益和性能。
结语
在4G 技术还未全面普及的今天，5G 的关键技术大规模MIMO 技术、毫米波通信技术以及D2D 通信技已经在实践中得到了验证，同时所得到的结果也符合预期，这充分表明了移动通信技术发展之迅速。尽管5G 的标准还未真正形成，但是作为电信相关的学生，应该跟随通信方面的大方向，在2020年5G 正式进入公众视野之前便对其有一定的了解。5G 移动通信技术的发展已经成为了全球技术领域的发展趋势，预示着各个国家科技技术发展的竞争力。
及早的开展对 5G 移动通信技术的研发，在移动通信领域占据领先位置，已成为我国移动通信技术与未来发展的重要任务。
参考文献：
[1]杨帆.5G 移动通信发展趋势与若干关键技术探讨[J].中国新信，2016，02（23）：27.
[2]李可才.关于 5G 移动通信发展趋势与若干关键技术的探讨[J].电子技术与软件工程，2016，08（16）：39.
[3]吴强.5G 移动通信发展趋势与若干关键技术分析[J].教育教学论坛，2016，11（22）：82-83.
[4]赵新亚，张诗淋.5G 移动通信发展趋势与若干关键技术研究[J].中国新通信，2016，05（01）：56.
论文作者:林中坤
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/16
标签：移动通信论文; 技术论文; 网络论文; 载波论文; 发展趋势论文; 关键技术论文; 频谱论文; 《基层建设》2017年第23期论文;